連續施氮對半干旱地區春小麥水分利用效率的影響

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　　摘要：通過田間試驗，連續4 a研究了不同施氮量對春小麥水分利用效率的影響。結果表明，在黃土高原黃綿土土壤中，隨施氮量的增加，春小麥水分利用效率呈先增后降的趨勢，連續4 a施氮105 kg/hm2時，春小麥的水分利用效率最高。春小麥產量與生育期降水量呈極顯著線性相關水平，說明生育期降水極顯著影響春小麥產量水平，并與降水年型有很大關系。
　　關鍵詞：半干旱;春小麥;水分;利用效率
　　中圖分類號：S512.1        文獻標志碼：A         文章編號：1001-1463（2019）04-0056-04
　　
　　Abstract：Field trials were conducted to study the effects of different nitrogen application rates on water use efficiency of spring wheat for 4 consecutive years. The results showed that the water use efficiency of spring wheat increased first and then decreased with the increase of nitrogen application rate in loess soil of the Loess Plateau. The water use efficiency of crops was the highest when the nitrogen application rate was 105 kg/hm2 for 4 consecutive years. The linear correlation between spring wheat yield and precipitation during growth period was very significant， which indicated that precipitation during growth period had a significant effect on yield of spring wheat and had a great relationship with precipitation pattern.
　　Key words：Semi-arid;Spring wheat;Water;Use efficiency
　　甘肅省定西市是我國西北黃土高原半干旱丘陵溝壑區的典型代表，年降水量400  mm左右，農作物生產以旱作為主。春小麥是該區的主栽作物之一，其產量受降水和肥料的雙重限制[1 - 3 ]。盡管降水難以人為控制，但可以通過保護性耕作、農藝和工程等保水措施來提高水分的利用效率[4 ]。隨著農業生產條件的改善，對農作物的施肥量也在不斷增加[5 ]。一般情況下，增加氮肥投人，有利于作物吸收同化更多的氮素，能極顯著提高產量，也有利于糧食作物品質的改善[6 ]。然而施用不當或施用量過高，不僅難以達到增產高效的目的，還會造成資源浪費、環境污染[7 ]。我們以春小麥為研究對象，重點研究不同施氮量對春小麥水分利用效率的影響，以期為黃土高原半干旱區春小麥優質高效綠色可持續生產提供參考。
　　1   材料與方法
　　1.1   供試材料
　　指示春小麥品種為定西35號，由定西市農業科學研究院提供。供施氮肥為尿素（含N 46%），磷肥為普通過磷酸鈣（含P2O5 12%）。
　　1.2   試驗區概況
　　試驗在甘肅省定西市李家堡鎮甘肅農業大學旱農試驗站進行。位于甘肅省中部偏南，屬中溫帶半干旱區，是我國半干旱雨養農業的典型地區之一，無灌溉條件。多年年平均降水量為415.2 mm，年蒸發量1 531 mm，干燥度2.53。80%保證率的降水量為365 mm，變異系數為24.3%。地下水與地表水俱缺，降水是農業生產的唯一水源。該區海拔1 970 m，平均太陽輻射591.89 KJ/cm2，日照時數2 476.6 h，平均氣溫6.4 ℃，≥10 ℃積溫為2 239.1 ℃，無霜期為140 d。土壤為典型的黃綿土，土質綿軟、深厚，質地均勻，貯水性能良好，0～30 cm土層含速效鉀171.4 mg/kg、緩效鉀為752.0 mg/kg、全鉀為20.14 g/kg、速效氮28.4 mg/kg、全氮0.81 g/kg、速效磷9.6 mg/kg、全磷1.76 g/kg、有機質12.08 g/kg，pH為8.39。
　　1.3   試驗方法
　　試驗共設了5個處理，為N1（CK）、N2、N3、N4、N5，施氮量分別為0、52.5、105.0、157.5、210.0 kg/hm2。隨機區組排列，3次重復，小區面積為3×10 m2。試驗于2013年開始，連續4 a每年3月中旬用免耕播種機播種，行距0.25 m，播量為187.5 kg/hm2。各處理播前結合整地施P2O5 105 kg/hm2，氮肥按試驗方案于播種前一次性施入，不施農家肥。生長期間除鋤草外無其它作業。
　　1.3   數據處理與結果計算
　　1.3.1    土壤含水量    分別于播前和收獲后用烘干法測定不同處理0～2 m土層的土壤含水量。
　　土壤重量含水量=[（盒+濕土重）-（盒+干土重）]/（盒+干土重-盒重）×100%
　　1.3.2    水分利用效率    按照田間水分平衡方程ET=P-△W計算田間全生育期間的耗水量。式中ET為耗水量（mm），P為從播種到收獲的降水量（mm），△W為收獲與播種時2 m土層貯水量之差（mm），即土壤水分消耗量。 　　水分利用效率PWUE為單位耗水量獲得的產量（Y：kg/hm2），即PWUE=Y/ET。式中：Y為春小麥產量（kg/hm2），ET為生育期耗水量（mm）。
　　2013 — 2016年春小麥全生育降水量分別為298.4、177.6、282.4、180.9 mm。
　　2   結果與分析
　　2.1   施氮對水分利用效率的影響
　　通過表1可以看出，在連續4 a施N（處理N2、N3、N4、N5）的條件下，春小麥的水分利用效率均高于N1（CK）處理，水分利用率隨施氮量的增加而呈先增后降趨勢。從平均值來看，春小麥的水分利用效率與春小麥生長期間的降水量的大小有關，春小麥生長期間的降水量越高，則春小麥的水分利用效率就越低，反之則越高。綜合比較，連續4 a施氮105 kg/hm2時（N3處理），春小麥的水分利用效率最高，這也正好與產量效益最高的施氮量相一致。
　　2.2   春小麥產量與降水量的關系
　　由于2013的月降水量趨勢較為特殊，且嚴重影響下年土壤中的水分含量，所以將4個試驗年份的結果按2013 — 2014年、2015 — 2016年兩個階段分析。從表2可以看出，2015 — 2016年春小麥產量與生育期降水量呈正的極顯著線性相關水平，說明生育期降水極顯著影響春小麥產量水平。一般情況下，生育期降水量越高則春小麥產量越高。2013 — 2014年的結果卻正好相反，產量與降水量呈負的極顯著相關水平。分析原因，一是2013年的降水趨勢較為特殊，生育期降水較少，作物收獲后無效降水較多，水分沒有被作物消耗而保持在土壤中，對2014年春小麥生長起到了很大的作用，使較干旱的年份春小麥保持了較高的產量，而在總降水較高的年份春小麥產量卻很低，從而出現降水量與春小麥產量呈負的極相關水平的現象。
　　3   小結與討論
　　作物的水分利用效率與作物生長期間的降水量的大小有關，作物生長期間的降水量越高，則作物的水分利用效率就越低，反之，則越高。綜合比較，連續4 a施氮105 kg/hm2時，春小麥的水分利用效率最高，這也更進一步說明了氮肥應當適量施用，施氮過高會造成氮肥利用率和水分利用率均降低，造成氮肥的大量損失，給環境造成負擔[8 - 9 ]。
　　2015 — 2016年春小麥產量與生育期降水量呈顯著正相關，這與前人的研究結果相一致。但2013 — 2014年春小麥的產量與生于期降水量卻成顯著負相關，原因主要是2013年的降水趨勢較為特殊，雖然春小麥全生育降水量高于其它年份，但在春小麥營養生長的4月份大于5 mm的2次降水只有13 mm，6月份大于10 mm的2次降水只有24 mm。特別是6月中旬無降水，6月中旬到8月上旬的旬降水變異系數高達57.4%，而多年平均僅為27.2%，前者是后者的2倍，而且降水量最大的一次降水是在8月，春小麥已到收獲期，這時的降水對春小麥而言成了無效降水。另一方面，2014年春小麥生育期降水較少，屬于極為干旱的年份，但是2013年后半年降水很高，春小麥收獲后土壤休閑，水分沒有被作物消耗而保持在土壤中，使較干旱的年份2014年春小麥保持了較高的產量，出現降水量與春小麥產量呈負的極相關水平的現象。所以在討論春小麥產量與降水年型的關系時，不能只考慮春小麥生育期的降水量，還應當考慮春小麥播前土壤保持的水分含量。
　　參考文獻：
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